คุณสามารถสร้างระบบวัดความตึงแบบง่าย ๆ ด้วย Arduino ได้หรือไม่?

เมนูเนื้อหา

ทำความเข้าใจเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

- ประเภทของเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

- ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือกเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

ส่วนประกอบที่ต้องการ

สายไฟและการเชื่อมต่อ

รหัส Arduino

การสอบเทียบ

เทคนิคขั้นสูง

แอปพลิเคชัน

การปรับปรุงและทิศทางในอนาคต

บทสรุป

คำถามที่พบบ่อย

- 1. เซ็นเซอร์แรงตึงคืออะไร?

- 2. มาตรวัดความเครียดทำงานอย่างไร?

- 3. ฉันสามารถใช้เซ็นเซอร์ Flex สำหรับวัดความตึงได้หรือไม่?

- 4. บทบาทของแอมพลิฟายเออร์ HX711 คืออะไร?

- 5. ฉันจะปรับเทียบเซ็นเซอร์ความตึงได้อย่างไร?

การอ้างอิง:

การวัดความตึงเครียดเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งานมากมายตั้งแต่หุ่นยนต์และเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ไปจนถึงการตรวจสอบสุขภาพและอุปกรณ์กีฬา ความสามารถในการวัดความตึงเครียดหรือแรงดึงอย่างถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรับรองความปลอดภัยการเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและการป้องกันความล้มเหลว ด้วยการถือกำเนิดของไมโครคอนโทรลเลอร์เช่น Arduino สร้างความเรียบง่าย ระบบการวัดความตึงเครียด นั้นสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นและคุ้มค่า บทความนี้สำรวจส่วนประกอบเทคนิคและการพิจารณาที่เกี่ยวข้องในการสร้างระบบดังกล่าว

ทำความเข้าใจเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

เซ็นเซอร์แรงดึงเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัดแรงดึงที่กระทำบนสายเคเบิลสตริงหรือวัสดุที่ยืดหยุ่นใด ๆ ซึ่งแตกต่างจากเซ็นเซอร์การบีบอัดที่วัดแรงผลักเซ็นเซอร์ความตึงเครียดตอบสนองต่อแรงที่ยืดหรือยืดองค์ประกอบการตรวจจับ การทำความเข้าใจความแตกต่างของเซ็นเซอร์เหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรวบรวมข้อมูลและการตีความที่แม่นยำ

ประเภทของเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

เซ็นเซอร์หลายประเภทสามารถใช้สำหรับการวัดแรงตึงกับ Arduino แต่ละตัวมีลักษณะและความสามารถที่เป็นเอกลักษณ์:

- เซลล์โหลด: โหลดเซลล์อย่างกว้างขวางในการชั่งน้ำหนักแอปพลิเคชัน แต่ยังสามารถปรับให้เข้ากับการวัดความตึง พวกเขาทำงานบนหลักการของมาตรวัดความเครียดซึ่งเปลี่ยนความต้านทานเมื่อยืด เมื่อมีการใช้แรงดึงเซลล์โหลดเปลี่ยนรูปเล็กน้อยทำให้มาตรวัดความเครียดเปลี่ยนความต้านทาน การเปลี่ยนแปลงความต้านทานเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าตามสัดส่วนกับแรงที่ใช้ เซลล์โหลดเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความทนทานและความแม่นยำทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการ

- มาตรวัดความเครียด: มาตรวัดความเครียดเป็นเซ็นเซอร์ต้านทานที่วัดความเครียด (การเสียรูป) ของวัสดุเมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด โดยทั่วไปแล้วจะถูกผูกมัดกับพื้นผิวของวัตถุภายใต้ความตึงเครียดโดยใช้กาวพิเศษ เมื่อวัตถุนั้นอยู่ภายใต้แรงดึงมันจะเปลี่ยนรูปทำให้มาตรวัดความเครียดยังเปลี่ยนรูป การเสียรูปนี้จะเปลี่ยนแปลงความต้านทานของมาตรวัดความเครียดซึ่งสามารถวัดได้โดยใช้วงจรสะพานข้าวสโตน การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเครียดทำให้สามารถวัดความตึงได้อย่างแม่นยำ

- ตัวต้านทานที่ไวต่อแรง (FSRs): FSRs เป็นตัวต้านทานตัวแปรที่มีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานด้วยแรงที่ใช้ ใช้งานง่าย แต่โดยทั่วไปจะมีความแม่นยำน้อยกว่าโหลดเซลล์หรือเกจวัดความเครียด FSRs ประกอบด้วยฟิล์มโพลีเมอร์นำไฟฟ้าที่เปลี่ยนความต้านทานเมื่อใช้แรงดันกับพื้นผิว เมื่อแรงดึงเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลง การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานนี้สามารถวัดได้อย่างง่ายดายโดยใช้วงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าทำให้ FSRS เป็นตัวเลือกที่สะดวกสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วและแอปพลิเคชันง่าย ๆ ที่ความแม่นยำสูงไม่สำคัญ

- เซ็นเซอร์ capacitive: เซ็นเซอร์ capacitive ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความจุที่เกิดจากความตึงเครียดในสายเคเบิลหรือวัสดุ พวกเขาสามารถรวมเข้ากับวัสดุต่าง ๆ โดยให้วิธีการไม่สัมผัสสำหรับการตรวจจับความตึง เซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความจุระหว่างแผ่นไฟฟ้าสองแผ่นเนื่องจากระยะห่างระหว่างพวกเขาเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความตึงเครียด พวกเขามีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานที่การสัมผัสทางกายภาพกับวัสดุภายใต้ความตึงเครียดไม่เป็นที่พึงปรารถนา

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือกเซ็นเซอร์ความตึงเครียด

เมื่อเลือกเซ็นเซอร์สำหรับการตรวจจับความตึงด้วย Arduino ให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

- ช่วงการวัด: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์สามารถวัดช่วงแรงดึงที่คาดหวังโดยไม่เกินความจุสูงสุด การใช้เซ็นเซอร์มากเกินไปสามารถสร้างความเสียหายหรือนำไปสู่การอ่านที่ไม่ถูกต้อง

- ความไว: ความไวที่สูงขึ้นช่วยให้การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องรับมือกับแรงตึงเล็กน้อย ความไวหมายถึงการเปลี่ยนแปลงสัญญาณเอาต์พุตต่อหน่วยการเปลี่ยนแปลงหน่วยในแรงป้อนเข้า

- ความแม่นยำ: กำหนดระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ ความแม่นยำหมายถึงการอ่านของเซ็นเซอร์ที่ใกล้เคียงกับค่าความตึงเครียดที่ใกล้เคียงกับความตึงเครียด

- การสอบเทียบ: เซ็นเซอร์บางตัวต้องการการสอบเทียบเพื่อให้แน่ใจว่าการอ่านที่แม่นยำ การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการปรับเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ให้ตรงกับค่าความตึงที่รู้จัก

- ความซับซ้อนในการรวม: เลือกเซ็นเซอร์ที่ง่ายต่อการรวมเข้ากับการตั้งค่า Arduino ที่มีอยู่ของคุณ พิจารณาข้อกำหนดการเดินสายของเซ็นเซอร์ความต้องการการปรับสภาพสัญญาณและห้องสมุดที่มีอยู่

- ค่าใช้จ่าย: ปรับสมดุลค่าใช้จ่ายของเซ็นเซอร์ด้วยประสิทธิภาพและคุณสมบัติ เซ็นเซอร์ประสิทธิภาพสูงกว่ามักจะมาพร้อมกับป้ายราคาที่สูงขึ้น

ส่วนประกอบที่ต้องการ

ในการสร้างระบบวัดความตึงอย่างง่ายด้วย Arduino คุณจะต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้:

1. บอร์ด Arduino: ARDUINO UNO หรือบอร์ดที่คล้ายกันทำหน้าที่เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ในการประมวลผลข้อมูลเซ็นเซอร์และควบคุมระบบ Arduino ให้กำลังการประมวลผลที่จำเป็นหน่วยความจำและหมุดอินพุต/เอาต์พุตสำหรับการเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ความตึงและส่วนประกอบอื่น ๆ

2. เซ็นเซอร์ความตึง: เลือกเซ็นเซอร์ความตึงที่เหมาะสมตามความต้องการแอปพลิเคชันของคุณ (เช่นโหลดเซลล์, มาตรวัดความเครียดหรือ FSR) ทางเลือกของเซ็นเซอร์จะขึ้นอยู่กับช่วงการวัดข้อกำหนดความถูกต้องและความซับซ้อนในการรวมโครงการของคุณ

3. แอมพลิฟายเออร์สัญญาณ (ถ้าจำเป็น): เซ็นเซอร์ความตึงบางอย่างเช่นเซลล์โหลดสร้างการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กมากที่ต้องใช้การขยาย แอมพลิฟายเออร์ HX711 มักใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ HX711 เป็นเครื่องขยายเสียงพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณอะนาล็อกขนาดเล็กจากเซลล์โหลดและแปลงเป็นสัญญาณดิจิตอลที่สามารถอ่านได้อย่างง่ายดายโดย Arduino

4. ตัวต้านทาน: จำเป็นสำหรับการสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าหรือวงจรอคติสำหรับเซ็นเซอร์บางประเภทเช่น FSR ตัวต้านทานใช้ในการสร้างวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งแปลงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของ FSR เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่สามารถอ่านได้โดยอินพุตอะนาล็อกของ Arduino

5. สายหั่นเบาะและสายจัมเปอร์: สำหรับการสร้างต้นแบบและการเชื่อมต่อส่วนประกอบ เขียงหั่นขนมเป็นวิธีที่สะดวกในการใช้งานวงจรต้นแบบโดยไม่ต้องบัดกรีในขณะที่สายจัมเปอร์ใช้ในการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบ

6. แหล่งจ่ายไฟ: เพื่อเพิ่มพลังงานให้กับบอร์ด Arduino และเซ็นเซอร์ความตึง แหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงและเชื่อถือได้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตรวจสอบการวัดที่แม่นยำและสอดคล้องกัน

7. จอแสดงผล (ไม่บังคับ): หน้าจอ LCD หรือจอภาพอนุกรมสามารถใช้เพื่อแสดงการวัดความตึง หน้าจอ LCD ให้การแสดงภาพการอ่านค่าความตึงในขณะที่จอภาพอนุกรมช่วยให้คุณสามารถดูข้อมูลบนคอมพิวเตอร์ของคุณได้

สายไฟและการเชื่อมต่อ

การเดินสายและการเชื่อมต่อจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์ความตึงที่คุณเลือก นี่คือตัวอย่างของวิธีการเชื่อมต่อตัวต้านทานที่ไวต่อแรง (FSR) กับ Arduino:

1. เชื่อมต่อปลายด้านหนึ่งของ FSR กับแหล่งจ่าย 5V

2. เชื่อมต่อปลายอีกด้านของ FSR กับพินอินพุตแบบอะนาล็อกบน Arduino (เช่น A0)

3. เชื่อมต่อตัวต้านทาน (เช่น10kΩ) จากพินอินพุตอะนาล็อกเข้ากับพื้นเพื่อสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า

FSR ----> Arduino A0

|

ตัวต้านทาน10kΩ

|

gnd

ในการกำหนดค่านี้ FSR และตัวต้านทาน10KΩจะสร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เมื่อความต้านทานของ FSR เปลี่ยนแปลงด้วยแรงที่ใช้แรงดันไฟฟ้าที่พินอินพุตแบบอะนาล็อกจะเปลี่ยนตามสัดส่วน จากนั้น Arduino สามารถอ่านแรงดันไฟฟ้านี้และแปลงเป็นการวัดความตึง

สำหรับเซลล์โหลดโดยทั่วไปการเชื่อมต่อจะเกี่ยวข้องกับแอมพลิฟายเออร์ HX711:

เชื่อมต่อ HX711 กับ Arduino ดังนี้:

HX711	Arduino
DT	พิน 2
SCK	พิน 3
VCC	5V
gnd	gnd

HX711 สื่อสารกับ Arduino โดยใช้อินเทอร์เฟซอนุกรม พิน DT (data) ส่งข้อมูลเซ็นเซอร์ที่ขยายและดิจิทัลในขณะที่พิน SCK (นาฬิกาอนุกรม) ให้สัญญาณเวลาสำหรับการสื่อสาร ด้วยการเชื่อมต่อพินเหล่านี้กับ Arduino คุณสามารถอ่านการวัดความตึงจากเซลล์โหลด

รหัส Arduino

รหัส Arduino จะขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์และฟังก์ชั่นที่ต้องการ นี่คือตัวอย่างของรหัสสำหรับการอ่าน FSR และแสดงค่าบนจอภาพอนุกรม:

const int sensorpin = a0; // พินอะนาล็อกที่เชื่อมต่อกับ FSR

const int remistorValue = 10,000; // ความต้านทานของตัวต้านทานซีรีส์

โมฆะการตั้งค่า () {

 serial.begin (9600); // เริ่มต้นการสื่อสารอนุกรม

-

เป็นโมฆะลูป () {

 int sensorValue = analograd (sensorpin); // อ่านค่าอะนาล็อกจากเซ็นเซอร์

 serial.print ( 'ค่าเซ็นเซอร์: ');

 serial.println (sensorValue);

 ความล่าช้า (100); // ล่าช้าเพื่อความมั่นคง

-

รหัสนี้อ่านค่าอะนาล็อกจาก FSR ที่เชื่อมต่อกับพินอินพุตอะนาล็อกของ Arduino (A0) ฟังก์ชั่น `analogread ()` ส่งคืนค่าระหว่าง 0 และ 1023 ซึ่งแสดงถึงแรงดันไฟฟ้าที่พินอินพุตอะนาล็อก ค่านี้จะถูกพิมพ์ไปยังจอภาพอนุกรม

สำหรับโหลดเซลล์ที่มีแอมพลิฟายเออร์ HX711 คุณสามารถใช้ไลบรารี HX711:

#include 'hx711.h '

สเกล HX711;

const int dt_pin = 2;

const int sck_pin = 3;

โมฆะการตั้งค่า () {

 serial.begin (9600);

 scale.begin (dt_pin, sck_pin);

 scale.set_scale ();

 scale.tare ();

-

เป็นโมฆะลูป () {

 serial.print ( 'น้ำหนัก: ');

 serial.print (scale.get_units (), 1);

 serial.println ( 'g ');

 ความล่าช้า (1,000);

-

รหัสนี้ใช้ไลบรารี HX711 เพื่อเชื่อมต่อกับแอมพลิฟายเออร์ HX711 สเกล `HX711;` บรรทัดสร้างอินสแตนซ์ของคลาส HX711 `scale.begin (dt_pin, sck_pin); line เริ่มต้น HX711 ด้วยข้อมูลและหมุดนาฬิกา `scale.set_scale ();` บรรทัดตั้งค่าปัจจัยการสอบเทียบสำหรับเซลล์โหลด `scale.tare ();` บรรทัดตั้งค่าจุดศูนย์สำหรับเซลล์โหลด ฟังก์ชั่น `scale.get_units ()` ส่งคืนน้ำหนักเป็นกรัม

การสอบเทียบ

การสอบเทียบเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวัดความตึงที่แม่นยำ กระบวนการสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการเปรียบเทียบเอาต์พุตของเซ็นเซอร์กับค่าความตึงที่รู้จักและปรับรหัสเพื่อชดเชยข้อผิดพลาดใด ๆ หากไม่มีการสอบเทียบที่เหมาะสมการอ่านของเซ็นเซอร์อาจไม่สะท้อนแรงตึงที่แท้จริงอย่างถูกต้อง

สำหรับ FSRS คุณสามารถสอบเทียบได้โดยการบันทึกค่าเซ็นเซอร์ที่แรงที่รู้จักกันและการสร้างการแมประหว่างค่าและแรงที่สอดคล้องกัน การทำแผนที่นี้สามารถนำไปใช้ได้โดยใช้ตารางการค้นหาหรือสูตรทางคณิตศาสตร์

สำหรับเซลล์โหลดโดยทั่วไปการสอบเทียบจะเกี่ยวข้องกับการใช้น้ำหนักที่รู้จัก บันทึกการอ่านดิบจากเซลล์โหลดโดยไม่มีการใช้น้ำหนัก (TARE) จากนั้นวางน้ำหนักที่รู้จักบนเซลล์โหลดและบันทึกการอ่านที่เกี่ยวข้อง ใช้จุดข้อมูลเหล่านี้เพื่อคำนวณปัจจัยการสอบเทียบ (อัตราส่วนของน้ำหนักต่อการอ่าน) ใช้ปัจจัยการสอบเทียบนี้ในรหัส Arduino ของคุณเพื่อแปลงการอ่านแบบดิบเป็นการวัดแรงที่แม่นยำ ยิ่งคุณใช้จุดข้อมูลมากเท่าไหร่การสอบเทียบของคุณก็จะยิ่งแม่นยำยิ่งขึ้นเท่านั้น

เทคนิคขั้นสูง

- การกรอง: การใช้ตัวกรองดิจิตอลกับข้อมูลเซ็นเซอร์สามารถลดเสียงรบกวนและปรับปรุงความแม่นยำ ตัวกรองเฉลี่ยเคลื่อนที่และตัวกรอง Kalman มักใช้เพื่อจุดประสงค์นี้

- การชดเชยอุณหภูมิ: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอาจส่งผลต่อการอ่านของเซ็นเซอร์ การใช้เทคนิคการชดเชยอุณหภูมิสามารถปรับปรุงความแม่นยำในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น

- การบันทึกข้อมูล: การบันทึกข้อมูลเซ็นเซอร์ไปยังการ์ด SD หรือแพลตฟอร์มคลาวด์ช่วยให้สามารถตรวจสอบและวิเคราะห์ระยะยาวได้

- การสื่อสารไร้สาย: การเพิ่มโมดูลการสื่อสารไร้สาย (เช่นบลูทู ธ หรือ wifi) ช่วยให้การตรวจสอบระยะไกลของการวัดความตึงเครียด

แอปพลิเคชัน

ระบบการวัดความตึงด้วย Arduino มีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย:

- หุ่นยนต์: การตรวจสอบโหลดแขนหุ่นยนต์เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่ปลอดภัยและป้องกันการโอเวอร์โหลด โดยการตรวจสอบความตึงเครียดในสายเคเบิลหรือข้อต่อของแขนหุ่นยนต์คุณสามารถมั่นใจได้ว่าแขนไม่เกินความสามารถในการโหลดสูงสุด

- เทคโนโลยีที่สวมใส่ได้: การรวมเข้ากับเสื้อผ้าเพื่อตรวจสอบการออกกำลังกายหรือตัวชี้วัดสุขภาพ ตัวอย่างเช่นเซ็นเซอร์ความตึงสามารถรวมเข้ากับเครื่องแต่งกายกีฬาเพื่อวัดความตึงเครียดของกล้ามเนื้อในระหว่างการออกกำลังกายหรือการฟื้นฟูสมรรถภาพ

- การตรวจสอบสุขภาพโครงสร้าง: การตรวจจับความเครียดในสะพานและอาคารเพื่อป้องกันความล้มเหลว เซ็นเซอร์ความตึงสามารถติดตั้งได้ในองค์ประกอบโครงสร้างที่สำคัญเพื่อตรวจสอบระดับความเครียดและตรวจจับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะนำไปสู่ความล้มเหลวของหายนะ

- อุปกรณ์กีฬา: การวัดการวัดประสิทธิภาพเช่นความแข็งแรงของการยึดเกาะหรือความตึงเครียดของกล้ามเนื้อ เซ็นเซอร์ความตึงสามารถใช้ในอุปกรณ์กีฬาเช่นแร็กเก็ตเทนนิสหรือกอล์ฟคลับเพื่อวัดแรงที่นักกีฬาใช้

- ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม: การตรวจสอบโหลดเครื่องจักรเพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลดและความปลอดภัย เซ็นเซอร์ความตึงสามารถใช้ในการตรวจสอบโหลดสายพานลำเลียงเครนและเครื่องจักรอุตสาหกรรมอื่น ๆ เพื่อป้องกันการโอเวอร์โหลดและให้การทำงานที่ปลอดภัย

การปรับปรุงและทิศทางในอนาคต

ระบบการวัดความตึงเครียดขั้นพื้นฐานที่อธิบายไว้ในบทความนี้สามารถปรับปรุงและขยายเพิ่มเติมเพื่อตอบสนองความต้องการที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น ตัวอย่างเช่นการรวมเซ็นเซอร์หลายตัวสามารถให้ความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับการกระจายความตึงเครียดในระบบ การเพิ่มกลไกการควบคุมความคิดเห็นสามารถอนุญาตให้ระบบปรับระดับความตึงโดยอัตโนมัติตามการอ่านเซ็นเซอร์ นอกจากนี้การรวมอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องสามารถช่วยให้ระบบเรียนรู้จากข้อมูลในอดีตและทำนายแนวโน้มความตึงเครียดในอนาคต

ในฐานะที่เป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเราสามารถคาดหวังที่จะเห็นระบบการวัดความตึงเครียดที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นตาม Arduino และไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น ๆ ระบบเหล่านี้จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการใช้งานที่หลากหลายตั้งแต่การสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของโครงสร้างพื้นฐานของเราไปจนถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพของนักกีฬาของเรา

บทสรุป

การสร้างระบบการวัดความตึงเครียดอย่างง่ายด้วย Arduino เป็นโซลูชันที่หลากหลายและคุ้มค่าสำหรับการวัดแรงในการใช้งานต่างๆ โดยการทำความเข้าใจหลักการของการดำเนินการตั้งค่าฮาร์ดแวร์อย่างเหมาะสมและสอบเทียบเซ็นเซอร์อย่างระมัดระวังคุณสามารถทำการวัดแรงที่แม่นยำและเชื่อถือได้ ไม่ว่าคุณจะสร้างสเกลดิจิตอลแขนหุ่นยนต์หรืออุปกรณ์ทดสอบวัสดุการรวมกันของเซ็นเซอร์ความตึงเครียดและ Arduino เป็นแพลตฟอร์มที่ทรงพลังสำหรับโครงการของคุณ

คำถามที่พบบ่อย

1. เซ็นเซอร์แรงตึงคืออะไร?

เซ็นเซอร์ความตึงเป็นอุปกรณ์ที่วัดแรงดึงที่กระทำบนสายเคเบิลสตริงหรือวัสดุที่ยืดหยุ่นอื่น ๆ ซึ่งแตกต่างจากเซ็นเซอร์การบีบอัดเซ็นเซอร์แรงตึงจะตอบสนองต่อแรงที่ยืดหรือยืดองค์ประกอบการตรวจจับ

2. มาตรวัดความเครียดทำงานอย่างไร?

มาตรวัดความเครียดดำเนินการตามหลักการที่การเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของพวกเขาเปลี่ยนไปเมื่อพวกเขาอยู่ภายใต้ความเครียดเชิงกลหรือความเครียด โดยทั่วไปแล้วจะถูกผูกมัดกับพื้นผิวของวัตถุภายใต้ความตึงเครียดและเมื่อวัตถุเปลี่ยนรูปแบบมาตรวัดความเครียดก็เปลี่ยนรูปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความต้านทานที่สามารถวัดได้

3. ฉันสามารถใช้เซ็นเซอร์ Flex สำหรับวัดความตึงได้หรือไม่?

โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์ Flex จะใช้ในการวัดการดัดงอหรือการงอ แต่สามารถปรับให้เข้ากับการวัดความตึงเครียดในแอปพลิเคชันบางอย่าง ด้วยการติดตั้งเซ็นเซอร์ Flex กับวัสดุที่ยืดหยุ่นภายใต้ความตึงเครียดเซ็นเซอร์สามารถตรวจจับปริมาณการดัดที่เกิดจากแรงดึง

4. บทบาทของแอมพลิฟายเออร์ HX711 คืออะไร?

HX711 เป็นเครื่องขยายเสียงพิเศษที่ออกแบบมาสำหรับเซลล์โหลด เซลล์โหลดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าน้อยมากในการตอบสนองต่อแรงที่ใช้บ่อยครั้งในช่วงมิลลิโวลต์ HX711 ขยายการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กนี้ทำให้สามารถอ่านได้โดย Arduino นอกจากนี้ยังให้เอาต์พุตดิจิตอลที่มั่นคงและแม่นยำลดเสียงรบกวนและปรับปรุงความแม่นยำโดยรวมของการวัดแรง

5. ฉันจะปรับเทียบเซ็นเซอร์ความตึงได้อย่างไร?

ในการสอบเทียบเซ็นเซอร์ความตึงที่เชื่อมต่อกับ Arduino คุณจะต้องมีน้ำหนักหรือแรงที่รู้จัก ขั้นแรกให้บันทึกการอ่านดิบจากเซ็นเซอร์โดยไม่มีแรงใช้ (Tare) จากนั้นใช้น้ำหนักหรือแรงที่รู้จักกับเซ็นเซอร์และบันทึกการอ่านที่เกี่ยวข้อง ใช้จุดข้อมูลเหล่านี้เพื่อคำนวณปัจจัยการสอบเทียบ (อัตราส่วนของแรงต่อการอ่าน) ใช้ปัจจัยการสอบเทียบนี้ในรหัส Arduino ของคุณเพื่อแปลงการอ่านแบบดิบเป็นการวัดแรงที่แม่นยำ

การอ้างอิง:

[1] https://www.youtube.com/watch?v=R7OWTCE6QCC

[2] https://www.fibossensor.com/what-sensors-work-best-with-arduino-for-tension-etection.html

[3] https://www.youtube.com/watch?v=VQWJZTEGGC4

[4] https://www.fibossensor.com/how-can-i-use-a-sensor-tension-with-arduino-for-force-measurement.html

[5] https://www.youtube.com/watch?v=AZMDRSYML_O

[6] https://forum.arduino.cc/t/looking-for-a-tension-sensor-not-load-sensor/1017088

[7] https://www.instructables.com/arduino-pressure-sensor-fsr-with-lcd-display/

[8] https://forum.arduino.cc/t/tension-sensor-selection/564801